JP2020044361A - 生体情報計測装置及び乗り物用シート - Google Patents

Abstract

【課題】着座者の生体信号を検出するシート状センサの耐久性を向上させ、着座者の心拍を安定して計測可能な生体情報計測装置及び乗り物用シートを提供する。【解決手段】乗り物用シートＳは、シートバック２に取り付けられるシート状センサ２０を備え、シート状センサ２０から検出された着座者の生体信号に基づいて着座者の心拍を計測可能である。シート状センサ２０には、着座者がシートバック２にもたれかかったときに、シート状センサ２０が部分的に重なり合うことを抑制するためのセンサ重なり抑制手段が設けられている。具体的には、シート状センサ２０は、シート状センサ２０の外周部においてシート状センサ２０の中心部に向かって延びる第１切欠き部と、第１切欠き部から連続して、シート状センサ２０の外周部に沿って中心部とは逆側に延びる第２切欠き部とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、生体情報計測装置及び乗り物用シートに係り、特に、ヒト又は動物の生体情報を計測する機能を有する生体情報計測装置及び乗り物用シートに関する。

近年、車両運転時に運転者の体調変化が生じた場合に運転者に素早く報知することを目的として、運転者の状態を示す各種パラメータを検出することで体調の変化を表示可能な車両用シートが種々提案されている。

例えば、特許文献１には、シートバックに任意に配置された２つのセンサに相当する第１電極及び第２電極と、シートクッションに配置され、基準電位を決定するためのグランド電極と、を備える心電計測装置が開示されている。
この心電計測装置では、２つのセンサが運転者から検出した心電に係る電気信号を２段階のアンプによって増幅させて効率的にセンシングすることによって、運転者の健康状態を判断することができる。

また、特許文献２には、運転者の背面、腰部から臀部、及び大腿部が当接する位置に配置される複数のセンサに相当する面電極を備える計測装置が開示されている。
この計測装置では、複数のセンサの一つを、増幅器の中性点電位を取得するものにすることで、信号ノイズを抑制し、運転者の心拍信号、呼吸信号を好適に検出することによって異常を判定することができる。

特開２００９−５０６７９号公報 特開２００７−３０１１７５号公報

ところで、特許文献１、２のようなセンサとして、シート状センサが広く用いられており、センサ本体となる導電線と、導電線を固定するための導電シートとから主に構成され、シートバックにおいて着座者の背部を支持する部分に配置されている。
このシート状センサは、着座者がシートバックにもたれかかったときに圧縮荷重を受けることで、部分的に重なり合ってしわができてしまう恐れがある。その結果、信号ノイズが発生してしまう恐れや、繰り返し負荷によって導電線が変形してしまう恐れがあった。
しかしながら、特許文献１、２のような生体情報計測装置を備えた車両用シートでは、シート状センサにしわが発生してしまうことを抑制するための配慮がされていなかった。
そのため、着座者としてヒト又は動物の生体信号を安定的に検出することができ、繰り返し負荷に対する耐久性を向上させたシート状センサを備えた乗り物用シートが望まれていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ヒト又は動物の生体信号を検出するシート状センサの耐久性を向上させ、ヒト又は動物の生体情報を安定して計測可能な生体情報計測装置及び乗り物用シートを提供することにある。
特に、着座者の生体電位に応じた電気信号を検出するシート状センサの耐久性を向上させ、着座者の心拍を安定して計測可能な生体情報計測装置及び乗り物用シートを提供することにある。

前記課題は、本発明の生体情報計測装置によれば、ヒト又は動物の生体信号を検出するシート状センサを備え、該シート状センサから検出された前記生体信号に基づいて、前記ヒト又は動物の生体情報を計測可能な生体情報計測装置であって、前記ヒト又は動物が前記シート状センサに直接又は間接に接触したときに、前記シート状センサが部分的に重なり合うことを抑制するためのセンサ重なり抑制手段を、前記シート状センサ、及び該シート状センサが取り付けられている取り付け体の少なくとも一方に設けたこと、により解決される。

上記のように、ヒト又は動物がシート状センサに接触したときに、シート状センサが部分的に重なり合うことを抑制するためのセンサ重なり抑制手段を、シート状センサ及び取り付け体の少なくとも一方に設けているため、ヒト又は動物の生体信号を検出するシート状センサの耐久性を向上させ、ヒト又は動物の生体情報を安定して計測可能な生体情報計測装置を提供することができる。
具体的には、センサ本体となる導電線と、導電線を固定する導電シートとから主に構成されるシート状センサがヒト又は動物から圧縮荷重を受けても、センサ重なり抑制手段によって、導電線が変形することが抑制されることになる。結果として、シート状センサの耐久性が向上し、また、シート状センサの重なり抑制によって信号ノイズの発生が抑制されることになる。

このとき、前記シート状センサは、前記生体信号として前記ヒト又は動物の生体電位に応じた電気信号を検出し、前記シート状センサから検出された前記電気信号に基づいて、前記ヒト又は動物の心拍（生体情報）を計測可能であると良い。
上記構成により、ヒト又は動物の生体電位に応じた電気信号を検出するシート状センサの耐久性を向上させ、ヒト又は動物の心拍を安定して計測可能な装置となる。

このとき、前記シート状センサは、前記センサ重なり抑制手段として、前記シート状センサの少なくとも一部に開口部又は切欠き部を備えていると良い。
また、前記シート状センサは、前記センサ重なり抑制手段として、前記シート状センサの外周部に少なくとも一つ以上の前記切欠き部を備えていると良い。
上記構成により、ヒト又は動物がシート状センサに接触したときに、シート状センサ自体の弾性変形や、取り付け体の弾性変形にシート状センサが追従し易くなる。結果として、シート状センサの繰り返し負荷に対する耐久性が向上する。

このとき、前記切欠き部は、前記シート状センサの外周部において前記シート状センサの中心部に向かって延びる第１切欠き部と、該第１切欠き部から連続して、前記シート状センサの外周部に沿って前記中心部とは逆側に延びる第２切欠き部と、からなると良い。
上記構成により、シート状センサや取り付け体の弾性変形にシート状センサが一層追従し易くなり、シート状センサの耐久性が一層向上する。

このとき、前記シート状センサは、センサ本体となる導電線と、該導電線を固定する導電シートと、から少なくとも構成され、前記導電線は、前記導電シートの外周部に沿うように配置されていると良い。
上記構成により、導電シートの外周部に設けられたセンサ重なり抑制手段によって、当該外周部に沿って配置された導電線が変形することが抑制される。結果として、シート状センサの耐久性が向上し、また、信号ノイズの発生が抑制される。

このとき、前記取り付け体とは、前記ヒト又は動物が着座するための乗り物用シートの背もたれ部となるシートバックであって、前記シート状センサは前記シートバックにおいて、前記ヒト又は動物の背部を支持する部分に配置され、第１センサと、着座した前記ヒト又は動物から見たときに前記第１センサよりも右側に配置される第２センサと、を備え、
該第２センサは、上下方向において前記第１センサと対向する位置に配置され、該第１センサよりも上方に張り出していると良い。
上記構成により、着座するヒト又は動物がシートバックにもたれかかったときに、シートバックを構成するクッションパッドの弾性変形にシート状センサが追従し易くなる。結果として、シート状センサの繰り返し負荷に対する耐久性が向上する。
また上記構成により、シート状センサが、着座するヒト又は動物の心臓の収縮に応じて生じる大きな電位差信号を安定して検出し易くなる。
具体的には、心臓の拡縮の際に生じる心起電力ベクトルが、一般的な人の場合、凡そ右肩から左脚に向かう方向であって、この方向は、着座者から見たときに右上から左下に向かう方向に相当する。このとき、着座者から見たときに右側に配置される第２センサが、第１センサよりも上方に張り出していることによって、第２センサと第１センサとを結ぶ方向が心起電力ベクトルの方向に沿うような配置となる。そのため、シート状センサが、心臓の収縮に応じて生じる電位差信号を安定して検出し易くなる。また、例えば心臓に近い位置で生体情報を計測可能となるので、心拍情報が計測し易くなる。

このとき、前記シート状センサに電気的に接続され、該シート状センサから検出された前記電気信号を伝達する配線ケーブルを備え、該配線ケーブルは、前記シートバックにおいて前記第１センサ及び前記第２センサよりもシート幅方向外側に配置されると良い。
上記構成により、配線ケーブルをコンパクトに集約させることができ、乗り物用シートを構成するシートバックの小型化が可能となる。

このとき、前記配線ケーブルは、前記シートバックにおいて前記第１センサ側のシート幅方向外側に配置され、前記第２センサのうち、前記第１センサよりも上方に張り出した部分が、シート幅方向に延出し、前記配線ケーブルと電気的に接続されると良い。
上記構成により、空いたスペースを利用して第１センサ及び第２センサをそれぞれ配線ケーブルと電気的に接続させることができ、シートバックの小型化が可能となる。

このとき、前記シート状センサは、前記第１センサと前記第２センサとを連結するセンサ連結部を備えると良い。
上記構成により、第１センサと第２センサとが一体物となるため、シートバックの予め定められた位置にシート状センサを精度良く取り付け易くなる。また、部品点数が削減できる。

このとき、前記シート状センサは、前記第１センサ及び前記第２センサよりも上方に配置される第３センサと、着座した前記ヒト又は動物から見たときに前記第３センサよりも右側に配置される第４センサと、を備え、該第４センサは、上下方向において前記第３センサと対向する位置に配置され、該第３センサよりも上方に張り出していると良い。
上記構成により、シート状センサが、着座者の体格差によらずに生体信号を安定的に検出することができる。
具体的には、シート状センサは、小柄な着座者の心臓位置が第１センサと第２センサとに囲まれた領域内にあるように配置され、大柄な着座者の心臓位置が第３センサと第４センサとに囲まれた領域内にあるように配置されることになる。

また前記課題は、本発明の乗り物用シートによれば、上記生体情報計測装置を備えること、により解決される。
このとき、前記シート状センサは、前記シートバックを構成するクッションパッドに取り付けられ、該クッションパッドのうち、前記配線ケーブルに対向する部分にケーブル収納凹部が形成されていると良い。
上記構成により、配線ケーブルをコンパクトに収納することができ、シートバックの小型化が可能となる。また、着座者がシートバックにもたれかかったときに違和感が抑制される。

このとき、前記シートバックは、クッションパッドに表皮を被覆して構成され、前記クッションパッドは、前記表皮の端末を吊りこむための表皮吊り込み溝を備え、前記シート状センサは、前記クッショパッドのうち、前記表皮吊り込み溝が形成された部分と異なる位置に配置されると良い。
また、前記シート状センサは、前記表皮吊り込み溝に沿うように配置されていると良い。
上記構成により、シート状センサを取り付けたクッションパッドに表皮を被覆するときに、シート状センサと表皮吊り込み溝が互いに干渉しないため、表皮端末を効率よく表皮吊り込み溝に吊り込むことができる。

本発明によれば、センサ重なり抑制手段を設けているため、ヒト又は動物の生体信号を検出するシート状センサの耐久性を向上させ、ヒト又は動物の生体情報を安定して計測可能な生体情報計測装置を提供できる。
本発明によれば、ヒト又は動物がシート状センサに接触したときに、シート状センサ自体の弾性変形や、取り付け体の弾性変形にシート状センサが追従し易くなる。結果として、シート状センサの繰り返し負荷に対する耐久性が向上する。

本発明によれば、着座するヒト又は動物がシートバックにもたれかかったときに、シートバックを構成するクッションパッドの弾性変形にシート状センサが追従し易くなる。結果として、シート状センサの繰り返し負荷に対する耐久性が向上する。
また、シート状センサが、着座するヒト又は動物の心臓の収縮に応じて生じる大きな電位差信号を安定して検出し易くなる。
本発明によれば、配線ケーブルをコンパクトに集約させることができ、乗り物用シートを構成するシートバックの小型化が可能となる。

本発明によれば、第１センサと第２センサとが一体物となるため、シートバックの予め定められた位置にシート状センサを精度良く取り付け易くなる。また、部品点数が削減できる。
本発明によれば、シート状センサが、着座者の体格差によらずに生体信号を安定的に検出することができる。

本発明によれば、シートバックの小型化が可能となる。また、着座者がシートバックにもたれかかったときに違和感が抑制される。
本発明によれば、表皮端末を効率よく表皮吊り込み溝に吊り込むことができる。

本発明に係る乗り物用シートの全体構成を示す図である。 シート状センサの配置を示すシートバックの部分縦断面図である。 シート状センサの配置を示すクッションパッドの正面図である。 シート状センサの形状を示す正面図である。 体格差による心臓高さの違いを説明する図である。 心電信号検出のための回路構成及び演算装置の構成を示す模式図である。 図７（ａ）、図７（ｂ）は、検出された波形データの例を示す図である。 心拍計測処理の一例を示すフローチャートである。 シート状センサの第２実施例を示す正面図である。 シート状センサの第３実施例を示す正面図である。 変形吸収部材の配置を示すシートバックの部分縦断面図である。

本実施形態は、シートバックに取り付けられるシート状センサを備え、シート状センサから検出された着座者の生体信号に基づいて着座者の心拍を計測可能な乗り物用シートであって、このシート状センサが、センサ重なり抑制手段として、シート状センサの外周部に複数の切欠き部を備えることを特徴とする乗り物用シートの発明に関するものである。
なお、乗り物用シートのシートバックに対して乗員が着座する側がシート前方側となる。

本実施形態の乗り物用シートＳは、図１に示すように、着座者が着座する部位となるシートクッション１と、シートクッション１の後方部分に回動可能に取り付けられ、着座者の背もたれに当たる部位となるシートバック２と、シートバック２内部に取り付けられる複数のシート状センサ２０を有する心拍計測装置３と、から主に構成されている。
なお、シートバック２は、特許請求の範囲において取り付け体に相当し、心拍計測装置３は、生体情報計測装置に相当する。

シートクッション１は、骨格となる不図示のクッションフレームに、図１に示すように、クッションパッド１ａを載置して、表皮１ｂで被覆されて構成されている。
また、着座者の臀部に対向する位置であって、クッションパッド１ａと表皮１ｂとの間にグランド電極１０が配設されている。

シートバック２は、骨格となる不図示のバックフレームに、図１に示すように、クッションパッド２ａを載置して、表皮２ｂで被覆されて構成されている。
また、図２に示すように、シートバック２において着座者の背部を支持する部分であって、クッションパッド２ａと表皮２ｂとの間にシート状センサ２０が配設されている。
なお、クッションパッド２ａとシート状センサ２０との間に不図示のクッションスラブをさらに配設させても良い。このように構成することで、着座者がシートバック２にもたれかかったときに計測精度への影響を抑制しつつ違和感が抑制される。

心拍計測装置３は、着座者の生体電位に応じた電気信号を検出し、検出した電気信号に基づいて着座者の心拍を計測可能な装置であって、図１に示すように、シートクッション１内部に設けられたグランド電極１０と、シートバック２内部に設けられたシート状センサ２０と、計装アンプ３０と、ＤＣ成分除去回路４０と、反転増幅器５０と、帯域フィルタ６０と、Ａ／Ｄ変換回路７０と、演算装置８０と、ディスプレイＤと、から主に構成されている。

グランド電極１０は、導電布テープからなり、シート状センサ２０が検出する電気信号に含まれるオフセット信号を除去するときの基準電位を取得するものであって、シートクッション１における着座者の臀部に対向する部位に配置されている。
グランド電極１０は、着座者の人体に、表皮１ｂ及び着衣を介して静電容量結合することで、着座者の生体電位に応じた電気信号を検出する機能を有する。

シート状センサ２０は、センサ本体となる導電線と、導電線を接着するための導電シートとから構成される導電布テープからなり、図２に示すように、着座者の人体に、表皮２ｂ及び着衣を介して静電容量結合することで、着座者の生体電位に応じた電気信号を検出するセンサである。
シート状センサ２０は、図３に示すように、シートバック２を構成するクッションパッド２ａの正面側に貼りつけられており、クッションパッド２ａにおいてシート幅方向の略中央部分に配置された第１センサ２１及び第２センサ２２と、第１センサ２１及び第２センサ２２よりも上方に配置された第３センサ２３及び第４センサ２４と、から構成されている。

第１センサ２１は、略花弁形状からなり、上下方向において第２センサ２２と対向する位置に配置されている。第１センサ２１のサイズは、任意で良く、例えば高さと幅の関係が３対４程度になると良い。
第１センサ２１のセンサ本体となる導電線２１ａは、図４に示すように、導電シート２１ｂの外周部（外縁部）に沿う部分、及び、導電シート２１ｂの対角線上に沿う部分を形成して導電シート２１ｂの外表面に接着されている。
導電シート２１ｂは、センサ重なり抑制手段として、導電シート２１ｂの外周部において、中心部に向かって延びる４つの第１切欠き部２１ｃと、第１切欠き部２１ｃから連続して、導電シート２１ｂの外周部に沿って中心部とは逆側に延びる３つの第２切欠き部２１ｄと、を備えている。

第１切欠き部２１ｃは、略半楕円形状の切欠きからなり、導電シート２１ｂの外周部のうち、四方から中心部に向かってそれぞれ延びて形成されている。
第２切欠き部２１ｄは、略三角形状の切欠きからなり、４つの第１切欠き部２１ｃのうち、導電シート２１ｂ上方に配置された第１切欠き部２１ｃを除いて、３つの第１切欠き部２１ｃから連続して、導電シート２１ｂの外周部に沿って中心部から離れるほど幅広となるように形成されている。
詳しく言うと、導電シート２１ｂの外周部のうち、中心部から最も遠い位置にある４つの角部をそれぞれ角部２１ｅとしたとき、第２切欠き部２１ｄは、第１切欠き部２１ｃから連続して、第１切欠き部２１ｃを介して互いに反対側に位置する角部２１ｅにそれぞれ向かって幅広となるように延びて形成されている。

角部２１ｅ、及び第１切欠き部２１ｃと第２切欠き部２１ｄとが連続した角部には、それぞれ任意のＲが付与されており、着座者がシートバック２にもたれかかったときに、第１センサ２１が部分的に重なり合ってしてしまうことを抑制することができる。
なお、第１切欠き部２１ｃと第２切欠き部２１ｄとを合わせた切欠き部の深さは、任意で良く、例えばシート幅方向において第１センサ２１の幅に対して約１／４倍又はそれ以下に設定されることが望ましい。

第２センサ２２は、図３又は図４に示すように、略花弁形状からなり、着座者から見たときに第１センサ２１よりも右側に配置され、第１センサ２１よりも上方に張り出している。第２センサ２２のサイズは、任意で良く、例えば高さと幅の関係が１対１程度になると良い。
第２センサ２２のセンサ本体となる導電線２２ａは、第１センサ２１と同様に、導電シート２２ｂの外周部に沿う部分、及び、導電シート２２ｂの対角線上に沿う部分を形成して導電シート２２ｂの外表面に接着されている。
導電シート２２ｂは、センサ重なり抑制手段として、導電シート２２ｂの外周部において、中心部に向かって延びる４つの第１切欠き部２２ｃと、第１切欠き部２２ｃから連続して、導電シート２１ｂの外周部に沿って中心部とは逆側に延びる４つの第２切欠き部２２ｄと、を備えている。
なお、第２切欠き部２２ｄは、第１センサ２１の第２切欠き部２１ｄと比較して、４つ全ての第１切欠き部２２ｃから連続して延びるように切欠きが形成されている点が異なる。
また、第１切欠き部２２ｃと第２切欠き部２２ｄとを合わせた切欠き部の深さは、任意で良く、上下方向、シート幅方向それぞれにおいて第２センサ２２の高さ、幅それぞれに対して約１／４倍又はそれ以下に設定されることが望ましい。

第１センサ２１と第２センサ２２とは、図３に示すように、シートバック２においてシート幅方向の中央線を介して互いに反対側に位置するように配置されている。
第１センサ２１と第２センサ２２とは、シートバック２において第１センサ２１側のシート幅方向外側に配置された配線ケーブル２５とそれぞれ電気的に接続されている。
配線ケーブル２５は、シート状センサ２０から検出された生体電気信号を計装アンプ３０に伝達するケーブルであって、図４に示すように、配線ケーブル２５の一端２５ａが、第１センサ２１の下端であって、第２センサ２２と逆側に位置する部分において第１センサ２１の導電線２１ａと連結されている。
また、配線ケーブル２５の一端２５ｂは、第２センサ２２のうち、第１センサ２１よりも上方に張り出した部分のうち、第１センサ２１側に位置する部分において第２センサ２２の導電線２２ａと連結されている。
詳しく言うと、第２センサ２２の上方に張り出した部分であって、第１センサ２１側に位置する部分が、シート幅方向水平に延出して第２センサ延長部２６を形成しており、第２センサ延長部２６の延出端部が、配線ケーブル２５の一端２５ｂと連結されている。

第２センサ延長部２６は、シート幅方向に長尺な長方形状からなり、第１センサ２１の上方を通過するように延びて配置されている。
第１センサ２１と第２センサ２２とは、３つのセンサ連結部２７を介して互いに連結されて一体物として構成されている。
センサ連結部２７は、略湾曲形状のシート基材からなり、１つは、第１センサ２１の下端部であって、第２センサ２２側に位置する部分と、第２センサ２２の下端部であって、第１センサ２１側に位置する部分とを連結するように配置されている。
また、残りの２つのセンサ連結部２７は、第１センサ２１の上端部分と、第２センサ２２の第２センサ延長部２６とを連結するようにして、シート幅方向に所定の距離を空けて配置されている。
このように、センサ連結部２７が湾曲形状からなるため、センサ連結部２７を含めてシート状センサ２０全体が、クッションパッド２ａの弾性変形に追従し易くなり、耐久性が向上する。

第３センサ２３及び第４センサ２４は、それぞれ第１センサ２１及び第２センサ２２と同様の形状、配置、及び構成からなり、図３に示すように、シートバック２において第３センサ２３側のシート幅方向外側に配置された配線ケーブル２５とそれぞれ電気的に接続されている。

シートバック２を構成するクッションパッド２ａの正面側には、図３に示すように、配線ケーブル２５と対向する部分においてケーブル収納凹部２８が形成されており、また、シート状センサ２０を貼り付けた部分と異なる位置において表皮吊り込み溝２９が形成されている。
ケーブル収納凹部２８は、上下方向に長尺な断面略長方形状の収納溝からなり、配線ケーブル２５を収納可能な大きさに形成されている。
なお、クッションパッド２ａのうち、シート状センサ２０よりも上方部分には、シート前後方向に貫通した不図示の貫通穴が形成されており、配線ケーブル２５が、クッションパッド２ａ正面側からこの貫通穴を通過するように延びて、クッションパッド２ａ背面側に配置された計装アンプ３０と接続される構成となっている。

表皮吊り込み溝２９は、表皮２ｂの端末を吊り込むための溝であって、上下方向に長尺な断面略長方形状の２つの溝と、シート幅方向に長尺な断面略長方形状の２つの溝と、からなり、シート状センサ２０のセンサ本体全体と異なる位置に配置されている。
このように配置することで、表皮端末の吊り込み作業時に、シート状センサ２０と表皮吊り込み溝２９とが互いに干渉しなくなる。
また、シート幅方向に長尺な表皮吊り込み溝２９ａは、クッションパッド２ａにおいてシート前後方向の厚みが最も大きい部分に形成されている。そして、シート状センサ２０は、表皮吊り込み溝２９ａを挟むようにして周囲に配置されている。
このようにシート状センサ２０を配置することで、シート状センサ２０の位置決めがし易くなり、組み付け性が良くなる。

ここで、クッションパッド２ａに取り付けられるシート状センサ２０の高さ位置について、図３及び図５に基づいて説明する。
まず、体格差のある着座者について、小柄な女性と大柄な男性を図５に例示する。小柄な着座者として想定される女性は約１５０ｃｍの人であって、大柄な着座者として想定される男性は約１９０ｃｍの人である。
女性の心臓は、女性がシートクッション１に着座した状態において、シートクッション１の上面に相当するクッション座面から高さＨＦの位置にあり、男性の心臓は、クッション座面から高さＨＭの位置にある。

シートバック２に取り付けられるシート状センサ２０は、体格差による心臓位置の違いに応じて高さ方向の配置が設定されている。
具体的には、図３に示すように、第１センサ２１及び第２センサ２２が、その中心部におけるクッション着座面からの高さが女性の心臓の高さＨＦに一致するように配置されている。また、第３センサ２３及び第４センサ２４は、その中心部におけるクッション着座面からの高さが男性の心臓の高さＨＭに一致するように配置されている。

このように配置されたシート状センサ２０においては、着座者から見たときに左側の第１センサ２１と右側の第２センサ２２とが、女性の心臓を斜めに挟み込むように配置される。そして、第１センサ２１を左下の角、第２センサ２２を右上の角として画定される領域が、女性の心電位を検出するときに好適な電位差が得られる領域となる。
同様に、着座者から見たときに左側の第３センサ２３と右側の第４センサ２４とが、男性の心臓を斜めに挟み込むように配置される。そして、第３センサ２３を左下の角、第４センサ２４を右上の角として画定される領域が、男性の心電位を検出するときに好適な電位差が得られる領域となる。

このように配置される理由を説明すると、心臓の拡縮の際に生じる心起電力ベクトルは、一般的な人の場合、凡そ右肩から左脚に向かう方向である。この方向は、着座者が乗り物用シートＳに着座した状態において、着座者から見たときに右上から左下に向かう方向に相当する。このとき、着座者から見たときに右側に配置される第２センサが、第１センサよりも上方に張り出していることによって、第２センサと第１センサとを結ぶ方向が心起電力ベクトルの方向に沿うような配置となる。そのため、シート状センサが、心臓の収縮に応じて生じる大きな電位差信号を安定して検出し易くなる。

次に、計装アンプ３０は、図６に示すように、オペアンプ３１、３２、３３から構成される。オペアンプ３１、３２は、シート状センサ２０が検出した電気信号を増幅してオペアンプ３３に出力するものである。

オペアンプ３３は、差動増幅器からなり、オペアンプ３１、３２からそれぞれ出力された電気信号の差信号を増幅するものである。
また、オペアンプ３３のプラス側の入力端子に、グランド電極１０の電位が基準電位として印加されている。ここで、グランド電極１０は、シートバック２に設けられたシート状センサ２０よりも、着座者の心臓から離れたシートクッション１に設けられて着座者の臀部と静電容量結合している。このため、グランド電極１０からは、心電信号の影響の少ない電位が得られることとなる。

ＤＣ成分除去回路４０としてのコンデンサ４１は、オペアンプ３３から出力された電位差信号における直流成分を含む低周波成分を除去する機能を有し、オペアンプ３３の出力端子と、反転増幅器５０のマイナス側の入力端子とをＡＣカップリングしている。

反転増幅器５０は、直流成分が除去された電位差信号の極性を反転し、更に増幅する機能を有し、マイナス側の入力端子が抵抗を介してコンデンサ４１に接続され、プラス側の入力端子にグランド電極１０の電位が基準電位として印加されている。

帯域フィルタ６０は、反転増幅器５０から出力された電位差信号から、心電信号の周波数ではないとみなされる低周波成分及び高周波成分を除去するために設けられている。
帯域フィルタ６０によって、心電信号に係る周波数を有する電位差信号がＡ／Ｄ変換回路７０に限定的に入力されることとなる。

Ａ／Ｄ変換回路７０は、演算装置８０の入力信号とするために、反転増幅器５０から帯域フィルタ６０を介して入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。

演算装置８０は、演算制御用のＣＰＵ８１と、ＲＡＭ８２と、ＲＯＭ８３と、を備える。
また、演算装置８０に入力されるものは、上記のデジタル信号に変換された電位差信号であって、出力されるものは、ディスプレイＤに表示するための電気信号である。

ＲＡＭ８２は、演算制御中の信号及び入出力される信号を含むパラメータを一時記憶するもので、デジタル信号に変換された電位差信号その他の信号を格納する格納部８２ａとして機能を有する。

ＲＯＭ８３は、ＣＰＵ８１が実行するプログラム及び所定値のパラメータを記憶するものである。ＲＯＭ８３には、シート状センサ２０から得られた電位差信号から電圧波形データを生成する波形生成部８３ａと、心臓の収縮に対応して周期的に振幅している電圧波形データを選択する選択部８３ｂと、がプログラムとして記録されている。

波形生成部８３ａは、格納部８２ａに格納された第１センサ２１と第２センサ２２との電位差信号を基にして、電位差信号を縦軸、時間を横軸とする電圧波形データＶ１を生成すると共に、第３センサ２３と第４センサ２４との電位差信号を基にして、電圧波形データＶ２を生成する機能を有する。

選択部８３ｂは、電圧波形データＶ１、Ｖ２から心臓の収縮に対応する電圧波形データを選択し、心電波形データＶＨとして設定する機能を有する。
例えば、第１センサ２１と第２センサ２２との電位差信号を基にして、図７（ａ）に示された電圧波形データＶ１が生成されると共に、第３センサ２３と第４センサ２４との電位差信号を基にして、図７（ｂ）に示された電圧波形データＶ２が生成された場合を想定する。
この場合、選択部８３ｂは、周期性を有するＲ波が明確に現れ、且つ、振幅の大きい電圧波形データＶ１を選択し、心電波形データＶＨとして設定する。

＜心拍計測処理＞
次に、心拍計測装置３による心拍計測方法について、図８に基づいて説明する。
シート状センサ２０は、車両のエンジンを始動又はスタートスイッチの押下に応じて、着座者の人体から生体電位に応じた電気信号を検出する。

第１センサ２１及び第２センサ２２によって検出された電気信号は、計装アンプ３０、ＤＣ成分除去回路４０、反転増幅器５０、帯域フィルタ６０及びＡ／Ｄ変換回路７０を介して、演算装置８０の格納部８２ａに、電位差データとして格納される。第３センサ２３及び第４センサ２４によって検出された電気信号も同様にして、電位差データとして格納される。
つまり、演算装置８０が、第１センサ２１及び第２センサ２２における電位差データと、第３センサ２３及び第４センサ２４における電位差データとを、それぞれ取得する（ステップＳ０１）。

次に、波形生成部８３ａが、取得された第１センサ２１及び第２センサ２２における電位差データに基づき、電位差と時間とを軸とする電圧波形データＶ１を生成する。同様に、第３センサ２３及び第４センサ２４における電位差データに基づき、電圧波形データＶ２を生成する（ステップＳ０２）。

次に、選択部８３ｂは、２つの電圧波形データＶ１、Ｖ２のうち、心拍に同期し、かつ、Ｒ波の振幅が大きいデータを選択して、心電波形データＶＨを設定する（ステップＳ０３）。

次に、演算装置８０は、心電波形データＶＨに、ＱＲＳ波に対応する波形を強調するデジタルフィルタをかけて、設定した閾値を越える電圧（Ｒ波電位）が検出されるピーク間隔を演算する。次に、演算装置８０は、ピーク間隔の逆数を瞬時心拍数（１秒当たりの心拍数）とし、更に１分間当たりの検出される数を算出する。つまり、演算装置８０は、演算によって心拍数を算出する。次に、演算装置８０は、心電波形データＶＨ及び心拍数に係る信号をディスプレイＤに送信し、ディスプレイＤに心電波形データＶＨ及び心拍数を表示させる（ステップＳ０４）。

次に、演算装置８０は、停止スイッチ等による心拍計測終了の指示があるかどうかを判断する（ステップＳ０５）。心拍計測終了の指示がある場合は処理を終了し、指示がない場合には、ステップＳ０１〜Ｓ０５を繰り返す。

＜シート状センサ２０の第２実施例＞
次に、第２実施例に係るシート状センサ９０について図９に基づいて説明する。なお、以下の説明において、特徴の差異を明確にするため、上記実施例に係るシート状センサ２０と重複する内容については説明を省略する。

第２実施例に係るシート状センサ９０を構成する第１センサ９１及び第２センサ９２は、略×字形状からなり、シート状センサ２０と比較して形状をコンパクト化したことに特徴を有する。

第１センサ９１のセンサ本体となる導電線９１ａは、導電シート９１ｂの略×字形状に沿わせて導電シート９１ｂの外表面に接着されている。
導電シート９１ｂは、センサ重なり抑制手段として、導電シート９１ｂの外周部において、中心部側から外周部に沿って中心部とは逆側に延びる４つの切欠き部９１ｃを備えている。

切欠き部９１ｃは、略三角形状の切欠きからなり、導電シート９１ｂの中心部側から外周部に沿って中心部から離れるほど幅広となるように形成されている。
詳しく言うと、導電シート９１ｂの外周部のうち、中心部から最も遠い位置にある４つの角部をそれぞれ角部９１ｅとしたとき、切欠き部９１ｃは、中心部側から外周部に沿って中心部を介して互いに反対側に位置する角部９１ｅにそれぞれ向かって幅広となるように延びて形成されている。角部９１ｅには、それぞれＲが付与されている。
第２センサ９２、第３センサ及び第４センサは、第１センサ９１と同様の形状からなる。

＜シート状センサ２０の第３実施例＞
次に、第３実施例に係るシート状センサ１００について図１０に基づいて説明する。
第３実施例に係るシート状センサ１００を構成する第１センサ１０１及び第２センサ１０２は、示すように、略四角形の枠形状からなり、シート状センサ２０と比較して形状をコンパクト化したことに特徴を有する。

第１センサ１０１のセンサ本体となる導電線１０１ａは、導電シート１０１ｂの略四角形の枠形状に沿わせて導電シート１０１ｂの外表面に接着されている。
導電シート１０１ｂは、センサ重なり抑制手段として、導電シート１０１ｂの中央部を略四角形状に切り抜いた切抜き部１０１ｃと、Ｒが付与された角部１０１ｅと、を備えている。
第２センサ１０２、第３センサ及び第４センサは、第１センサ１０１と同様の形状からなる。

＜その他の実施形態＞
上記実施形態において、乗り物用シートＳは、センサ重なり抑制手段として、シート状センサ２０の外周部に切欠き部を備えた構成となっていたが、これに限定されることなく、シート状センサ２０の少なくとも一部に開口部や切欠き部を備えた構成としても良い。
また、シート状センサ２０を取り付けたシートバック２側にセンサ重なり抑制手段を設けた構成としても良い。
具体的には、センサ重なり抑制手段として、クッションパッド２ａの正面側のうち、シート状センサ２０を取り付ける部分において部分的にパッドの硬さを柔らかくするように構成しても良い。
このようにすることで、着座者がシートバック２にもたれかかったときに、クッションパッド２ａの弾性変形にシート状センサ２０が追従し易くなり、シート状センサ２０が部分的に重なり合うことを抑制できる。

また、他のセンサ重なり抑制手段として、クッションパッド２ａの正面側のうち、シート状センサ２０を取り付ける部分において部分的に所定深さの溝部を形成するように構成しても良い。
このようにすることで、着座者がシートバック２にもたれかかったときに、クッションパッド２ａの弾性変形にシート状センサ２０が追従し易くなり、シート状センサ２０が部分的に重なり合うことを抑制できる。
なお、溝部の形状は、シート状センサ２０の形状に合わせて適宜変更可能であって、例えば、シート正面側から見たときに断面略花弁形状、断面略×字形状、断面略十字形状、又は断面略円形状等からなると良い。

さらに、他のセンサ重なり抑制手段として、図１１に示すように、クッションパッド２ａの正面側のうち、シート状センサ２０を取り付ける部分において、クッションパッド２ａとシート状センサ２０との間に公知な変形吸収部材２ｃを配設する構成としても良い。
このようにすることで、着座者がシートバック２にもたれかかったときに、クッションパッド２ａの弾性変形にシート状センサ２０が追従し易くなり、シート状センサ２０が部分的に重なり合うことを抑制できる。
なお、公知な変形吸収部材２ｃとして、例えばクッション材やゴム等の弾性部材を用いることが可能であって、クッションパッド２ａよりも柔らかい材料を用いると良い。また、変形吸収部材２ｃの形状は、シート状センサ２０の形状に合わせて適宜変更可能であって、例えば、シート正面側から見たときに略花弁形状、略×字形状、略十字形状、又は略円形状等からなると良い。

また、上記実施形態において、グランド電極１０及びシート状センサ２０は、導電布テープからなるものとして説明したが、これに限定されることなく、導電性を有する金属導体であれば適宜変更可能であって、例えば導電性繊維等であっても良い。
シート状センサ２０は、センサ本体となる導電線と、導電線を保護するための導電シートとから構成されているが、これに限定されることなく、導電線を不要として導電シートのみから構成されても良い。
なお、導電線として、例えば高い導電性を有する金ペースト、銀ペースト又は銅ペースト等を用いることが可能であって、また、導電シートとして、例えば酸化に強く、導電性を有するカーボンペースト等を用いることが可能である。

また、上記実施形態において、シート状センサ２０は、クッションパッド２ａと表皮２ｂとの間に配設されているが、これに限定されることなく、例えば表皮２ｂに取り付けられていても良い。

また、上記実施形態において、シート状センサ２０の数量は４つから構成されているが、この数量に限定されることなく、電位差検出の安定性と製造コストとのバランスを考慮したうえで、シート状センサ２０の数量を適宜調整して設けるようにしても良い。
シート状センサ２０を構成する第２センサ２２は、第１センサ２１よりもサイズが大きく、第１センサ２１よりも上方に張り出すように配置されているが、これに限定されることなく、逆に、第１センサ２１が、第２センサ２２よりもサイズが大きく、第２センサ２２よりも上方に張り出すように配置されていても良いし、第１センサ２１と第２センサ２２のサイズが等しくても良い。
なお、第１センサ２１と第２センサ２２のサイズを等しく設定した場合には、第１センサ２１と接続される配線ケーブル２５は、シートバック２において第１センサ２１側のシート幅方向外側に配置され、また、第２センサ２２と接続される配線ケーブル２５は、第２センサ２２側のシート幅方向外側に配置されるように構成することによって、配線ケーブル２５をコンパクトに配置することができる。

また、上記実施形態において、心拍計測装置３は、心電波形を示すディスプレイＤを構成品として備えているが、その他、着座者の覚醒を維持する機器である振動モータ、アラーム音を発する発信器又は光を発する発光器を備えた構成としても良い。
更に、本実施形態に係る乗り物用シートＳは、心臓に病を持つ人の監視のための用途にも利用可能である。この場合、病を持つ人の他の乗員が心臓の作動状態を監視できる位置にディスプレイＤが配置されていると良い。また、心拍計測装置３が設けられているシートとは別のシートに振動モータを備えるように構成し、心臓の機能低下を検知した場合には、当該別のシートを振動させるようにして他の乗員へ報知させる構成としても良い。さらに、一般的な通信手段を用いて病院、消防署又は警察署等へ救急報知させる構成としても良い。

また、上記実施形態において、想定される小柄な着座者として１５０ｃｍの人、また、想定される大柄な着座者として１９０ｃｍの人を例に説明したが、この想定は任意である。例えば、成人の米国人のみの着座が想定される場合、又は、子供のみの着座が想定される場合等には、その想定に応じた体格を基準とするようにすると良い。そして、基準とされた体格の者が着座した状態において、その心臓を挟み込むようにして、シートバック２正面に向かって複数のシート状センサ２０の位置を決定することで同様の効果が得られる。

また、上記実施形態では、生体情報計測装置の一例として、着座者の生体電位に応じた電気信号（生体信号）に基づいて、着座者の心拍（生体情報）を計測可能な心拍計測装置３を説明したが、これに限定されることなく変更可能である。
一例として、着座者の呼吸に伴う胸部の伸縮変化を検出するシート状圧電センサを備え、シート状圧電センサが検出した生体信号に基づいて、着座者の生体情報となる呼吸を計測可能な呼吸計測装置であっても良い。
また一例として、着座者の接触に伴う着座者周辺の湿度変化を検出するシート状湿度センサ（シート状静電容量センサ）を備え、シート状湿度センサが検出した生体信号に基づいて、着座者の生体情報に関する湿度を計測可能な湿度計測装置であっても良い。

また、上記実施形態では、具体例として自動車に用いられる乗り物用シートについて説明したが、これに限定されることなく、電車、バス等の乗り物用シートのほか、飛行機、船等の乗物用シートとしても利用することができる。
乗り物用シート以外にも、一般的なイス、ベッド又はソファ等の着座シートに生体情報計測装置を適用しても良い。さらに、着座シート以外にも、毛布、布団、シーツ、マット又は衣類のようなヒト又は動物が接触する取り付け体に生体情報計測装置を取り付けても良い。このとき、ヒト又は動物が、シート状センサに直接に接触しても良いし、他の部材を介して間接に接触しても良い。

また、上記実施形態では、着座者を検出対象とした生体情報計測装置を備えた乗り物用シートを説明したが、検出対象を限定することなく広く適用可能である。
例えば、着座者ではなく、着座する動物として犬や猫のようなペット、牛や馬のような一般的な動物を検出対象としても良い。
また例えば、毛布や衣類等に生体情報計測装置が取り付けられる場合には、ヒト又は動物が必ずしも着座した状態で計測されなくても良い。

本実施形態では、主として本発明に係る乗り物用シートＳに関して説明した。
ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
特に、シートバック２を構成するクッションパッド２ａに取り付けられるシート状センサ２０の形状、配置、及び構成について、上記の実施形態にて説明したものは、あくまで一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。

Ｓ 乗り物用シート
１ シートクッション
１ａ、２ａ クッションパッド
１ｂ、２ｂ 表皮
２ シートバック（取り付け体）
２ｃ 変形吸収部材
３ 心拍計測装置（生体情報計測装置）
１０ グランド電極
２０、９０、１００ シート状センサ
２１、９１、１０１ 第１センサ
２１ａ、２２ａ、９１ａ、１０１ａ 導電線
２１ｂ、２２ｂ、９１ｂ、１０１ｂ 導電シート
２１ｃ、２２ｃ 第１切欠き部
２１ｄ、２２ｄ 第２切欠き部
２１ｅ、９１ｅ、１０１ｅ 角部
２２、９２、１０２ 第２センサ
２３ 第３センサ
２４ 第４センサ
２５ 配線ケーブル
２５ａ、２５ｂ 一端
２６ 第２センサ延長部
２７ センサ連結部
２８ ケーブル収納凹部
２９ 表皮吊り込み溝
２９ａ 表皮吊り込み溝
３０ 計装アンプ
３１、３２、３３ オペアンプ
４０ ＤＣ成分除去回路
４１ コンデンサ
５０ 反転増幅器
６０ 帯域フィルタ
７０ Ａ／Ｄ変換回路
８０ 演算装置
８１ ＣＰＵ
８２ ＲＡＭ
８２ａ 格納部
８３ ＲＯＭ
８３ａ 波形生成部
８３ｂ 選択部
９１ｃ 切欠き部
１０１ｃ 切抜き部
Ｄ ディスプレイ
Ｖ１、Ｖ２ 電圧波形データ
ＶＨ 心電波形データ

Claims (15)

1. ヒト又は動物の生体信号を検出するシート状センサを備え、
   該シート状センサから検出された前記生体信号に基づいて、前記ヒト又は動物の生体情報を計測可能な生体情報計測装置であって、
   前記ヒト又は動物が前記シート状センサに直接又は間接に接触したときに、前記シート状センサが部分的に重なり合うことを抑制するためのセンサ重なり抑制手段を、前記シート状センサ、及び該シート状センサが取り付けられている取り付け体の少なくとも一方に設けたことを特徴とする生体情報計測装置。
2. 前記シート状センサは、前記生体信号として前記ヒト又は動物の生体電位に応じた電気信号を検出し、
   前記シート状センサから検出された前記電気信号に基づいて、前記ヒト又は動物の心拍を計測可能であることを特徴とする請求項１に記載の生体情報計測装置。
3. 前記シート状センサは、前記センサ重なり抑制手段として、前記シート状センサの少なくとも一部に開口部又は切欠き部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報計測装置。
4. 前記シート状センサは、前記センサ重なり抑制手段として、前記シート状センサの外周部に少なくとも一つ以上の前記切欠き部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の生体情報計測装置。
5. 前記切欠き部は、前記シート状センサの外周部において前記シート状センサの中心部に向かって延びる第１切欠き部と、該第１切欠き部から連続して、前記シート状センサの外周部に沿って前記中心部とは逆側に延びる第２切欠き部と、からなることを特徴とする請求項４に記載の生体情報計測装置。
6. 前記シート状センサは、センサ本体となる導電線と、該導電線を固定する導電シートと、から少なくとも構成され、
   前記導電線は、前記導電シートの外周部に沿うように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
7. 前記取り付け体とは、前記ヒト又は動物が着座するための乗り物用シートの背もたれ部となるシートバックであって、
   前記シート状センサは、
   前記シートバックにおいて、前記ヒト又は動物の背部を支持する部分に配置され、
   第１センサと、着座した前記ヒト又は動物から見たときに前記第１センサよりも右側に配置される第２センサと、を備え、
   該第２センサは、上下方向において前記第１センサと対向する位置に配置され、該第１センサよりも上方に張り出していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
8. 前記シート状センサに電気的に接続され、該シート状センサから検出された前記電気信号を伝達する配線ケーブルを備え、
   該配線ケーブルは、前記シートバックにおいて前記第１センサ及び前記第２センサよりもシート幅方向外側に配置されることを特徴とする請求項７に記載の生体情報計測装置。
9. 前記配線ケーブルは、前記シートバックにおいて前記第１センサ側のシート幅方向外側に配置され、
   前記第２センサのうち、前記第１センサよりも上方に張り出した部分が、シート幅方向に延出し、前記配線ケーブルと電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の生体情報計測装置。
10. 前記シート状センサは、前記第１センサと前記第２センサとを連結するセンサ連結部を備えていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
11. 前記シート状センサは、前記第１センサ及び前記第２センサよりも上方に配置される第３センサと、着座した前記ヒト又は動物から見たときに前記第３センサよりも右側に配置される第４センサと、を備え、
    該第４センサは、上下方向において前記第３センサと対向する位置に配置され、該第３センサよりも上方に張り出していることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
12. 請求項１乃至１１に記載の生体情報計測装置を備えていることを特徴とする乗り物用シート。
13. 前記シート状センサは、前記シートバックを構成するクッションパッドに取り付けられ、
    該クッションパッドのうち、前記配線ケーブルに対向する部分にケーブル収納凹部が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の乗り物用シート。
14. 前記シートバックは、前記クッションパッドに表皮を被覆して構成され、
    前記クッションパッドは、前記表皮の端末を吊りこむための表皮吊り込み溝を備え、
    前記シート状センサは、前記クッショパッドのうち、前記表皮吊り込み溝が形成された部分と異なる位置に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の乗り物用シート。
15. 前記シート状センサは、前記表皮吊り込み溝に沿うように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の乗り物用シート。

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